UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA
La Universidad Católica de Loja
ESCUELA DE INGENIERÍA AGROPECUARÍA
Tema de tesis
“MEDIDA DE LA RESPIRACIÓN DEL SUELO Y DETERMINACIÓN DE
BIOMASA EN ZONAS DE PASTOS ACTIVOS Y PASTOS ABANDONADOS”
Tesis previa la obtención del título
de Ingeniero Agropecuario
AUTOR
CRISTHIAN FERNANDO CHIRIBOGA GUERRERO
DIRECTORA DE TESIS
ING. VERÓNICA PAULINA CUEVA GONZÁLEZ
LOJA - ECUADOR
CERTIFICACIÓN DEL DIRECTOR DE TESIS
Loja, 25 de Noviembre de 2008
Ingeniera
Verónica P. Cueva
DOCENTE INVESTIGADOR DE LA UTPL
Que el trabajo de tesis denominado “Medida de la respiración del suelo y determinación de biomasa en zonas de pastos activos y pastos abandonados”, presentado por el Sr. Cristhian Fernando Chiriboga Guerrero, ha sido dirigido, revisado y discutido en todas sus partes. Por lo cual autorizo la presentación, sustentación y defensa del mismo.
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Ing. Verónica P. Cueva
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AUTORÍALas ideas, opiniones, criterios y recomendaciones plasmadas en el presente trabajo, son de exclusiva responsabilidad del autor
Cristhian Fernando Chiriboga Guerrero
CESIÓN DE DERECHOS
Yo, Cristhian Fernando Chiriboga Guerrero, declaro ser autor del presente trabajo y eximo expresamente a la Universidad Técnica Particular de Loja y sus representantes locales de posibles reclamos y acciones legales.
Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposición del Art. 67 del Estatuto Orgánico de la Universidad Técnica Particular de Loja que en su parte pertinente textualmente dice: “Forman parte del patrimonio de la Universidad la propiedad intelectual de investigaciones y tesis de grado que se realicen a través, o con el apoyo financiero, académico o institucional (operativo) de la Universidad.
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Cristhian F. Chiriboga Guerrero
Ing. Verónica P. Cueva
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DEDICATORIA
Con mucho amor y cariño profundo dedico este trabajo primeramente a Dios por darme la vida y guiarme por el camino de la sabiduría para lograr terminar mi carrera, a mis padres Norma y Hugo por brindarme su apoyo incondicional tanto moral como económico, también les dedico a mis hermanos William, Jairo y Jessica que de alguna manera u otra estuvieron apoyándome.
AGRADECIMIENTO
Agradezco a la Universidad Técnica Particular de Loja conjuntamente con la Fundación Alemana para la investigación (DFG), quienes hicieron posible la realización de este trabajo, en especial mi sincero agradecimiento a la Mgs. Karin Pottash por su apoyo constante en el desarrollo del mismo.
También agradezco a la Ing. Verónica Cueva, al personal docente y administrativo de la escuela de Ing. Agropecuaria quienes colaboraron para la elaboración del trabajo investigativo.
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ÍNDICE DE CONTENIDOS
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I. INTRODUCCIÓN...1
II. OBJETIVOS...4
2.1. Objetivo General...4
2.2. Objetivos Específicos...4
III. REVISIÓN DE LITERATURA...5
3.1. EFECTO INVERNADERO...5
3.2. CALENTAMIENTO GLOBAL...6
3.2.1. Transformaciones climáticas regionales y locales...6
3.2.2. Efectos en los ecosistemas...6
3.3. ATMÓSFERA DEL SUELO...7
3.4. RESPIRACIÓN DEL SUELO...8
3.5. RESPIRACIÓN DE LA RAIZ...9
3.6. RIZOSFERA...9
3.7. MATERIA ORGANICA...10
3.8. FACTORES QUE AFECTAN LA RESPIRACIÓN DEL SUELO...11
3.9. PRODUCTIVIDAD PRIMARIA Y BIOMASA...12
IV METODOLOGÍA...14
4.1. LOCALIZACIÓN DE LAS AREAS DE ESTUDIO...14
4.1.1. Pastos Abandonados...14
4.1.2. Pastos Activos...15
4.2. METODOLOGÍA PARA LA RESPIRACIÓN TOTAL DE SUELO (RTs) EN EL . CAMPO...16
4.2.1. Descripción del diagrama de proceso de flujo...16
4.2.1.1 Ubicación de los anillos...16
4.2.1.2 Toma de datos de temperatura del aire...17
4.2.1.3 Toma de datos de Rts y temperatura del suelo...17
4.2.1.4 Toma de datos de la Humedad del suelo...17
4.2.1.5 Guardar información...17
4.2.1.6 Apagado del EGM4...17
4.3. METODO BASAL...17
4.3.1. Descripción del diagrama de flujo...19
4.3.1.1 Recolección de muestras...19
4.3.1.3 Incubación...19
4.3.1.4 Titulación...20
4.3.1.5.1. Reacción...20
4.3.1.5.2. Cálculos...20
4.3.1.5.3. Determinación del peso seco...20
4.4. METODO DE COSECHA...21
4.4.1. Medición y corte de follaje...21
4.4.2. Pesado y secado de muestras...22
4.4.3. Peso en seco...22
4.5. METODO DE CORTE Y CILINDRO...22
4.5.1. Descripción del diagrama...22
V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN...23
5.1. RESPIRACIÓN TOTAL DEL SUELO EN ZONAS DE PASTOS ACTIVOS Y PASTOS ABANDONADOS...23
5.2. VARIABLES AMBIENTALES...25
5.2.1. Pastos Abandonados...25
5.2.1.1. Correlación de las variables...25
5.2.1.2. Regresión de las variables...25
5.2.2. Pastos Activos...26
5.2.2.1. Correlación de las variables...26
5.2.2.2. Regresión de las variables...27
5.3. RESPIRACIÓN BASAL...29
5.3.1. Respiración del suelo por tratamientos...29
5.3.1.1. Arena + Raíces de helecho (ARH)...29
5.3.1.2. Pastos Abandonados (PQ)...30
5.3.1.3. Pastos Abandonados + Raíces de helecho (PQ + RH)...31
5.3.1.4. Pastos Activos (P)...31
5.3.1.5. Pastos Activos + Raíces de helecho (P+RH)...32
5.3.1.6. Relación de la Respiración del suelo entre Pastos Activos y Pastos Abandonados ...33
5.4. BIOMASA AEREA Y RADICAL...34
5.4.1. Relación Biomasa aérea Pastos Abandonados y Pastos Activos...34
5.4.2. Relación Biomasa radical Pastos Abandonados y Pastos Activos...35
VI. CONCLUSIONES Y RECOMEDACIONES... ...37
6.1. Conclusiones...37
6.2. Recomendaciones...39
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ÍNDICE DE CUADROS
Pág.
Cuadro 1. Diagrama del proceso de flujo para la Rts...16
Cuadro 2. Combinaciones y cantidad de reiteraciones...18
Cuadro 3. Proceso de flujo para el método basal en el laboratorio...18
Cuadro 4. Proceso de flujo para determinación de peso seco...20
Cuadro 5. Proceso de flujo para el método de cosecha...21
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INDICE DE FIGURAS
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Fig.1. Fuentes de respiración del suelo...8
Fig.2. Vista aérea de la zona Pastos Abandonados...14
Fig.3. Ubicación del área de estudio Pastos Activos...15
Fig.4. Variación de la respiración del suelo en los dos tipos de ecosistema……...23
Fig.5. Regresión lineal entre humedad y respiración del suelo Pastos Aband...25
Fig.6. Regresión lineal entre temperatura del suelo y respiración Pastos Aband...26
Fig.7. Regresión lineal entre humedad y respiración del suelo Pastos Activos...27
Fig.8. Regresión lineal entre temperatura y respiración del suelo Pastos Activos.. ...27
Fig. 9. Evolución de CO2 (A + RH)...29
Fig.10. Evolución de CO2 en Pastos Abandonados (PQ)...30
Fig.11. Evolución de CO2 en (PQ + RH)...31
Fig.12. Evolución de CO2 en (P)...31
Fig.13. Evolución de CO2 en (P + RH)...32
Fig.14. Respiración del suelo entre Pastos Activos y Pastos Abandonados...33
Fig.15. Relación Biomasa aérea entre Pastos Abandonados y Pastos Activos...34
RESÚMEN
El dióxido de carbono (CO2) es un gas incoloro, denso y poco reactivo que juega un papel fundamental en el ciclo del carbono terrestre, mediante el conjunto de procesos por los que pasa el carbono en las diversas formas a través de nuestro medio ambiente. Sin embargo forma parte importante del efecto invernadero por las continuas y constantes emisiones indiscriminadas por la quema de combustibles fósiles, fuentes antropogénicas y actividades agrícolas entre otras. Las emisiones de CO2 desde la tierra hacia la atmósfera puede ser calculado mediante un proceso denominado Respiración del Suelo, que además es un índice útil para evaluar la actividad biológica del suelo. El objetivo de este trabajo fue estimar la respiración del suelo en laboratorio (respiración basal) y la respiración en el campo mediante un analizador de gas infrarrojo EGM4 durante 3 meses evaluando como factores, la humedad y temperatura del suelo en respuesta a la respiración en zonas de Pastos Activos y Pastos Abandonados en la Provincia de Zamora Chinchipe, además estimar la biomasa aérea en periodos de 1, 2 y 3 meses de producción conjuntamente con la biomasa subterránea a profundidades de 0-5; 5-10; 10-20; 20-30; y 30-40 cm. La tasa promedio anual del flujo de CO2 in situ para la zona de Pastos Abandonados fue de 0,035 t CO2 ha-1.año-1 con una temperatura promedio de 16,25°C y una humedad promedio de 46,70%, mientras que para los Pastos Activos fue de 0,047 t CO2 ha-1.año-1 con una temperatura de 19,74°C y una humedad de 64,69% por promedio. Para la respiración basal en la zona de Pastos Abandonados durante 30 días a una temperatura de 25°C fue de 0,354mg CO2/ g.d., de los cuales el 86,44% pertenecen a la respiración de las raíces, mientras que para los Pastos Activos la respiración fue de 0,708 mg CO2/ g.d con un 43,22 % de respiración de las raíces. En lo referente a la biomasa aérea en la zona de Pastos Abandonados se dio la mayor producción en el segundo mes con un total de 1021,16 Kg/ha y en la zona de Pastos Activos la mayor producción se dio en el tercer mes 1256,2 Kg/ha. Mientras que en la biomasa subterránea en ambas zonas el mayor porcentaje se dio en los primeros 5 cm. de profundidad 43,14% y 57,56% del total para la zona de Pastos Abandonados y Pastos Activos respectivamente. Los resultados sugieren que en ambas zonas no se emiten cantidades considerables de CO2 que afecten al calentamiento global, lo cual se relaciona con la poca actividad biológica en la respiración del suelo y la escaza relación de las variables de estudio.
Palabras claves: CO2, Respiración del suelo, Efecto Invernadero, Pastos Activos,
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I. INTRODUCCIÓN
El dióxido de carbono (CO2) es un gas incoloro, denso y poco reactivo. Forma parte de la composición de la tropósfera. Su ciclo en la naturaleza está vinculado al del oxígeno (Braga, 2003), es un importante gas de invernadero, que ayuda a atrapar el calor en nuestra atmósfera, además juega un papel fundamental en el ciclo del carbono terrestre, mediante el conjunto de procesos por los que pasa el carbono en las diversas formas a través de nuestro medio ambiente (Russell,2006), formas como las fuentes naturales en el intercambio océano-atmósfera, biosfera-atmósfera: fotosíntesis, respiración; atmósfera-litósfera: ríos, lluvias, fuentes, etc (Vázquez, 1998) y las fuentes antropogénicas como la quema de combustibles fósiles, quema de biomasa (leña, hojarasca, etc.), así como las actividades agrícolas. (Ciencia y Biología, 2008). Sin embargo las concentraciones de CO2 producido por estas formas de intercambio han aumentado drásticamente en los últimos años, tal es así que la concentración de dióxido de carbono (CO2) para el año 2006 fue de 381 ppm, con un crecimiento de 1.9 ppm y-1 desde el periodo 2000-2006, con un aporte de 9.1 PgCy-1 (Pentagrama de carbono por año) (1 Pentagramo = 109 toneladas métricas de carbono) del total de las emisiones antropogénicas, producto de 0.19 0.16 Pg C y-1, debido al exceso de la tasa de crecimiento de CO2 que representa un 18 o 15% del incremento de emisiones de CO2 a la atmósfera. (Canadell, 2007).
Las emisiones de CO2 por el uso de la tierra son muy variadas, la agricultura en especial es una fuente importante de emisiones de gases que contribuyen al efecto invernadero. Libera grandes cantidades de dióxido de carbono a través de la combustión de biomasa, principalmente en zonas de deforestación y de pastos ya sea a través del uso de fertilizantes, plaguicidas, insecticidas o mediante la respiración del suelo, por lo que un índice útil para evaluar la actividad biológica en el suelo es a través de la evolución de CO2 que es un producto universal producido por los organismos vivos en la respiración (Arrigo, N et al ,2002). La actividad microbiana del suelo puede ser estimada indirectamente en la determinación de la respiración basal. Esta consiste en determinar la producción de O2 en el medio o bien la concentración de CO2 desprendido (función de la actividad biológica y del contenido del suelo en carbono orgánico fácilmente mineralizable), (Alef y Nannipieri, 1995; García et al., 2003).
integrada de la respiración de raíces, respiración de la fauna del suelo y la mineralización del carbono desde las diferentes fracciones de la materia orgánica del suelo y del mantillo. Las mediciones también proveen una indicación sensitiva de la respuesta de la actividad microbiana a variaciones de temperatura y humedad, los efectos de humedecimiento – secado, la aplicación de agroquímicos o elementos metálicos, la exudación de sustancias supresoras y el manejo del medio, entre otros (García et al., 2003; Peña, 2004), además la tasa de respiración del suelo está altamente correlacionada con la biomasa total del suelo, y no a una especie o grupo de especies en particular (Hernández, J et al, 1995).
La respiración de la tierra es un asunto que no sólo es de preocupación a ecologistas sino también a científicos que estudian la dinámica atmosférica y el funcionamiento del sistema tierra. Como una parte íntegra del ciclo del carbono del ecosistema, la respiración de la tierra se relaciona a varios componentes de producción del ecosistema. La respiración de la tierra también esta íntimamente asociado con los nutrientes en los procesos como la descomposición y mineralización. Es más, la respiración de la tierra juega un papel crítico regulando la concentración atmosférica de CO2 y dinámica del clima en el sistema tierra. Así se pone pertinente a la mitigación de cambio del clima y la aplicación de tratados del clima internacionales por lo que se refiere al equilibrio del carbono y producción, ciclaje de nutrientes, ciclaje del carbono regional y global, cambio del clima, y almacenamiento del carbono. (Luo & Xuhui. 2006).
Desde que el cambio del clima es uno de los desafíos principales que enfrentan la humanidad, la cuantificación de la respiración del suelo es base de investigación para los académicos tediosos. También es pertinente para agricultores, y los oficiales gubernamentales, para lo cual necesitamos identificar los factores mayores que controlan la respiración de la tierra, para ello nosotros necesitamos deducir el papel que la respiración de la tierra juega regulando la concentración atmosférica de CO2 y dinámica de los climas. (Luo & Xuhui. 2006).
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conoceremos la importancia del aporte de materia seca aérea del pasto Setaria sp. y su relación con la subterránea como parte del funcionamiento del sistema productivo.
II. OBJETIVOS
Medir la tasa de respiración como índice de la actividad biológica en el suelo y producción de biomasa en zonas de pastos activos y pastos abandonados en la Estación Científica San Francisco y el Tambo, provincia Zamora Chinchipe.
2.2. ESPECIFICOS:
1. Conocer el aporte de CO2 emitido a la atmósfera por parte de la zona de pastos activos y abandonados.
2. Conocer la emisión CO2 emitido por las dos zonas mediante la Respiración Basal.
3. Estudiar en las zonas de pastos activos y pastos abandonados las densidades radicales en distintas profundidades del suelo como respuesta a la cantidad de biomasa.
4. Determinar la biomasa aérea en diferentes periodos de tiempo, 1, 2 y 3 meses de producción.
III. REVISION DE LITERATURA
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En 1827, Jean Fourier había señalado que la tierra se conserva caliente, debido a que su atmósfera atrapa el calor emitido por la superficie como si estuviera debajo de una vidrieria de cristal, por lo que recibió el nombre de efecto invernadero, en analogía a los invernaderos agrícolas.
El efecto invernadero, calentamiento global o efecto greenhouse, como también se le denomina cobra importancia a principios de los años ochenta, cuando se comprobó que en las ultimas décadas de este siglo se han producido las mayores temperaturas registradas de las que se tenga conocimiento.
El efecto invernadero es originado principalmente por la presencia de algunos gases y partículas de la atmósfera, que permiten el paso de la luz del sol hacia la superficie del planeta, reflejándose parcialmente de la tierra a la atmósfera. Sin embargo a mayor concentración de gases, la energía reflejada por la tierra es menor, quedando atrapada por esa capa de gases y partículas. Al aumentar la concentración de gases, la temperatura de la superficie del planeta aumenta, el aumento de las temperaturas medias anuales del planeta comenzó a partir del año 1850, año que coincide con el inicio de la industrialización masiva en diferentes regiones del mundo. Los químicos ambientales han responsabilizado de este problema ambiental a las excesivas emisiones de metano, dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno y compuestos carbonoclorofluorados, siendo los primeros dos los más importantes generadores de este problema (Enkerlin, et al 1997).
Los científicos han cuantificado este calentamiento global en lo relativo pasado reciente de la tierra. En los últimos cien años, la temperatura media ha aumentado entre 0,3 y 0,7 °C. Se considera que este aumento podría agravarse en el futuro, la temperatura media en la superficie terrestre podría aumentar entre 1,5 y 5,5°C si se dobla la concentración de dióxido de carbono. Otras estimaciones sitúan entre los 3,5 y 4,2°C el posible aumento de la temperatura media para el año 2100 (Anglada, 1998).
3.2 CALENTAMIENTO GLOBAL
Según los modelos matemáticos desarrollados hasta la fecha, se ha predicho que el aumento de temperatura será significativo en las zonas de mayor latitud del planeta: en las zonas polares este podría ser de unos 6°C en el año 2100, mientras que en las zonas ecuatoriales seria únicamente de 1°C. El menor contraste entre las temperaturas de los polos y del Ecuador repercutirá en una menor conversión de energía potencial y provocaría una variación del sistema global de circulación de las masas de aire. Ello provocaría, probablemente, transformaciones en los climas regionales y locales. Las zonas situadas en latitudes medias y bajas tendrían climas húmedos que los actuales. En cambio, el norte de Europa y la mayoría de zonas centrales de Norte - América y la antigua Unión Soviética tendrían climas más secos y cálidos (Anglada, 1998).
3.2.2. Efectos en los ecosistemas
Los efectos de un aumento en las concentraciones de dióxido de carbono son en general beneficiosos para las cosechas. Sin un cambio climático, el hecho de que se doblasen las concentraciones de dióxido de carbono causaría un aumento de entre 0 y un 10% en el crecimiento y rendimiento de las cosechas de maíz, caña de azúcar y sorgo, y de un 10 a un 15% de aumento en los cultivos de trigo, soya y arroz. Sin embargo, el calentamiento global que puede producir la intensificación del efecto invernadero puede ser perjudicial para los cultivos. Algunos análisis de impacto efectuados sobre las cosechas muestran que un aumento de 2ºC. en la temperatura media, sin cambios en el nivel de las precipitaciones ni en el estado actual de la tecnología y de la variedad de los cultivos podría reducir la productividad de las cosechas de trigo y maíz (Anglada, 1998).
A corto plazo, los efectos podrían ser particularmente negativos para las cosechas, entre otras razones porque los campesinos reaccionarían, especialmente en los países pobres, más lentamente, sin duda alguna, que el cambio climático.
En cuanto a los bosques, el calentamiento global podría conducir posiblemente a grandes reducciones de las extensiones que ocupan actualmente los bosques boreales localizados en altas latitudes, pues allí es donde se prevé que será mas acusada la intensificación del efecto invernadero (Anglada, 1998).
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La fase gaseosa o "atmósfera del suelo" está constituida por gases de composición parecida al aire cualitativamente pero con proporciones diferentes de sus componentes. En ella permite la respiración de los organismos del suelo y de las raíces de las plantas que cubren su superficie. También ejerce un papel de primer orden en los procesos de oxido-reducción que tienen lugar en el suelo (Toribio, 1996).
El contenido en oxígeno del aire del suelo oscila entre el 10 % y el 20 % y nunca alcanza el 21 % del aire atmosférico. La discrepancia mayor entre ambos gases se encuentra en el contenido en dióxido de carbono en el que el aire del suelo contiene, como mínimo, diez veces más que el atmosférico oscilando entre el 0.2 % y el 3.5 %, (Toribio, 1996) comparado con el 0,03% existente en el aire (Seoánez, 1998).
La concentración de CO2 en el suelo esta determinada por (1) su producción, y (2) su
transporte.
1. El CO2 del suelo, es el producto principal de la respiración de las raíces de las
plantas y los microbios. Su proporción de producción en el suelo y su intercambio con la atmósfera es de alto interés para los científicos con respecto al ciclo global del carbón, porque las fuentes del suelo comprenden aproximadamente un 25% del flujo total a la atmósfera.
2. Las relaciones de intercambio o transporte hacia la atmósfera pueden ser a través de dos tipos de procesos: mediante convección o mediante difusión.
Procesos de convección.- son procesos durante los cuales se produce una transferencia de masa de aire desde el suelo hacia el exterior, o a la inversa. Durante dichos procesos se produce una evacuación de parte de la mezcla de gases que constituye la fase gaseosa del suelo, que es sustituida por un volumen parecido procedente de la atmósfera. Estos procesos son originados por múltiples factores como variación en la humedad del suelo, alteración de la presión barométrica y de la temperatura del aire y la influencia del viento. (Seoánez, 1998).
atmósfera (Seoánez, 1998). También se produce como consecuencia directa del consumo de oxígeno y de la producción de anhídrido carbónico. La tasa de difusión aumenta en función de la temperatura y es prácticamente proporcional al volumen de la porosidad del suelo ocupado por la fase gaseosa. Las variaciones en esta tasa de difusión vienen directamente determinados por la textura del suelo. (Seoánez, 1998).
3.4 RESPIRACIÓN DEL SUELO
El flujo de CO2 teóricamente representa una medición integrada de la respiración de raíces, respiración de la fauna del suelo y la mineralización del carbono desde las diferentes fracciones de la materia orgánica del suelo y del mantillo, (fig1). Las mediciones también proveen una indicación sensitiva de la respuesta de la actividad microbiana a variaciones de temperatura y humedad, los efectos de humedecimiento – secado, la aplicación de agroquímicos o elementos metálicos, la exudación de sustancias supresoras y el manejo del medio, entre otros (García et al.,2003; Peña, 2004).
Fig. 1 Fuentes de Respiración del suelo Fuente: (Luo & Xuhui. 2006)
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porque en la medida en que una unidad de C es incorporada al tejido celular de los microorganismos se desprenden aproximadamente 0.4 - 0.6 unidades de C-CO2, de acuerdo a la eficiencia de conversión (Osorio, 1995).
3.5. RESPIRACIÓN DE LA RAIZ
La respiración de la raíz consume aproximadamente un 10 a un 50% del total de carbono asimilado cada día en la fotosíntesis. La cantidad de CO2 producido a través de la respiración de la raíz está determinada por la biomasa de la raíz y la tasa especifica de respiración de la raíz. La biomasa de la raíz en un ecosistema depende de la producción de los ecosistemas y los patrones de asignación de las especies de plantas que varían con el crecimiento y entornos climáticos (Luo & Xuhui. 2006).
Las tasas de respiración de la raíz reflejan la necesidad de energía a partir de algunos procesos, incluyendo (1) biosíntesis de biomasa en nuevas estructuras (2), translocación de fotosíntesis, (3) la absorción de iones de suelo, (4) la asimilación del nitrógeno y el azufre en compuestos orgánicos, (5) cambio de proteínas, y (6) mantenimiento celular en un gradiente de iones. Así la respiración de la raíz se rige por una serie de factores bióticos y abióticos que están relacionadas con la situación, por ejemplo la temperatura, inundación, salinidad, la falta de agua, suministro de nutrientes, el pH, los valores y la presión parcial de CO2 (Luo & Xuhui. 2006)
3.6. RIZÓSFERA
La rizósfera es una zona inmediatamente próxima a la superficie de raíz con sus vecinos del suelo, donde existe una estrecha relación planta-microbio produciendo así una interacción (Luo & Xuhui. 2006).
La comunidad microbiana del suelo es un componente lábil de la fracción orgánica, contiene de 1a 3% del carbono total y hasta 5% del nitrógeno total del suelo. Las características físicas, químicas y biológicas del suelo, así como la presencia de plantas, tienen influencia sobre el número y la actividad de las poblaciones microbianas, (Luna et al., 2002), la disponibilidad de nutrientes, la descomposición de la hojarasca y la dinámica de la materia orgánica del suelo (MOS) (Luo & Xuhui. 2006).
ácido N-metil nicotínico, etc., que son necesarios para el desarrollo tanto de hongos, bacterias, actinomicetos y algas como para la microfauna (protozoos, nemátodos e insectos) (Ferrera- Cerrato y Pérez-Moreno, 1995).
Las bacterias representan entre el 25 y 30% de la biomasa microbiana del suelo, comportándose como los organismos más numerosos del suelo (entre 106 y 107 bacterias g-1 de suelo), mientras que los hongos, dado su mayor tamaño y presentando menor abundancia, evidencia la biomasa más significativa (Olalde y Aguilera, 1998). Los hongos poseen la mayor masa microbiana, alcanzan hasta un 80%. Entre éstos sobresalen los del género Deuteromycetes, como Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Phytophtora, Verticillum, etc. Sus principales funciones son heterotróficas sobre los restos vegetales y formación de simbiosis del tipo micorrízicas y parásitas (Gómez, 2000).
3.7. MATERIA ORGÀNICA
La materia orgánica de los suelos (MSO) es una mezcla heterogénea de residuos vegetales, animales y microbianos en vías de descomposición y materias húmicas polimerizadas. Por convención, la definición "materia orgánica del suelo", no incluye material vegetal grueso, (raíces de mas de 2 cm de diámetro), ni vertebrados del suelo (Varnero. s.f.).
El principal aporte de residuos orgánicos frescos al sistema suelo, corresponde a los productos originados en el proceso fotosintético, cuando vuelven al suelo donde son biodegradados. Estas sustancias en vías de descomposición no entran en la clasificación "humus - biomasa" y su nivel varia de acuerdo con la estación anual, el tipo de cobertura vegetal y el manejo de los suelos. Además, se debe considerar los aportes que provienen de los desechos animales, microbianos y la incorporación de diversos abonos orgánicos previamente bio-procesados, por ejemplo, compost, bio-abono, etc. (Varnero. s.f.).
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Los componentes orgánicos o macromoléculas orgánicas de estos residuos son variados y constituyen aproximadamente un 50% del peso fresco, dependiendo del contenido de agua y cenizas. Se distinguen tres grupos principales: (Varnero. s.f.).
a) Carbohidratos, como azúcares, almidón, (contenido celular); pectina, celulosa y hemicelulosa (pared celular). Se presentan en un 50% de la materia orgánica seca.
b) Compuestos nitrogenados: proteínas simples y complejas, aminoácidos, Ácidos nucleicos, etc (contenido celular). Corresponden a menos del 20% de la materia seca.
c) Lignina: fracción orgánica bio-resistente, presente entre un 10 a 40%. Además, un 10% de otras fracciones como grasas, ceras, resinas, etc.
La composición promedio de la materia orgánica seca es: C: 47%; 0: 44%; H: 7%; N: 2%.
3.8. FACTORES QUE AFECTAN LA RESPIRACIÒN DEL SUELO
La humedad del suelo influye en la respiración del mismo a través del proceso fisiológico de las raíces y microorganismos, por lo que el óptimo de humedad de agua es por lo general cerca de la capacidad de campo. Cuando el contenido de agua del suelo es superior a las condiciones óptimas, la respiración del suelo está deprimido debido a la limitación de oxígeno (Luo & Xuhui. 2006).
Otro factor de importancia es el Nitrógeno, ya que para la adopción de una unidad de NO3- puede costar al menos 0,4 unidades de CO2. Una vez que el NO3- es absorbido por las raíces, es reducido a NH3, mediante el cual el nitrógeno puede ser transformado a aminoácidos. La Reducción de NO3- a NH3 en aminoácidos no cuesta mucho (Luo & Xuhui. 2006).
También la textura del suelo afecta la respiración del mismo, ya que está relacionado con la porosidad, lo que a su vez determina la capacidad de retención de agua, movimiento de agua y difusión de gas en el suelo, y en definitiva, a largo plazo la fertilidad (Luo & Xuhui. 2006).
3.9. PRODUCTIVIDAD PRIMARIA Y BIOMASA
La productividad primaria es la tasa a la cual las plantas capturan la energía lumínica y la almacena en los enlaces químicos de compuestos orgánicos, a través de la fotosíntesis; este proceso es la base de la red trófica y del flujo de energía de los ecosistemas. Del total de la biomasa producida por unidad de superficie y tiempo (medida en términos de peso seco de tejido de las plantas, gramos de carbono asimilados o sus equivalentes en energía), que constituye la productividad primaria bruta (PPB), una fracción es utilizada por las mismas plantas durante la respiración y el resto se convierte en la formación de nuevo tejido que se traduce en el incremento de biomasa a lo que se denomina productividad primaria neta (PPN). (RMIELP, 2005)
La productividad primaria no es sinónimo de biomasa en pie. El primero se refiere a la tasa de producción de materia orgánica en el ecosistema por unidad de área y tiempo, y se expresa comúnmente en gramos de biomasa o carbono por unidad de superficie y tiempo (comúnmente como gm-2 año-1). El segundo es la cantidad total de materia orgánica por unidad de área en un momento dado y se expresa en términos gramos de biomasa por unidad de superficie (g m-2). (RMIELP, 2005).
La biomasa de una comunidad de plantas se define como una masa seca total. Incluye ramas, troncos, raíces, pero excluye la hojarasca y la materia orgánica en descomposición. El peso del material vegetal vivo aéreo y subterráneo contenido en una unidad de área en un punto dado del tiempo. Generalmente se hace distinción entre biomasa aérea y biomasa subterránea, tanto en aspectos conceptuales como metodológicos (Salas e Infante, 2006).
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La suma de la biomasa aérea y subterránea se constituye en la producción primaria neta PPN, que es una característica importante de los ecosistemas porque es la medida de la cantidad de energía disponible para los seres vivos, además de los productores primarios, y representa el flujo neto de carbono de la atmósfera a las plantas verdes por unidad de área y de tiempo. (Paruelo & Batista s.f.)
IV. MÈTODOLOGÍA
Se seleccionaron dos áreas, las mismas que fueron escogidas por sus características de cultivo y por la disponibilidad. La primera esta localizada al frente de la Estación San Francisco, denominada Pastos Abandonados, y la segunda ubicada en el sector El Retorno (El Tambo) denominada Pastos activos, pertenecientes a la provincia de Zamora Chinchipe.
4.1.1. Pastos Abandonados
Se encuentra ubicado a 1 hora de la Estación San Francisco (30 Km. aproximadamente de la provincia de Loja) Geográficamente se encuentra en las coordenadas (17713783 E, 9562005N); (17713786 E, 956193N); (17713792E, 9561959N) y (17713762E, 9561982N) a una altitud de 2105 m.s.n.m., Fig. 2. El área de trabajo es de 1000 m2 (20 x 50 m) en la cual se distribuyeron 24 anillos al azar a una profundidad de 5 cm.
Figura 2. Vista aérea de la zona de estudio Fuente: Karin Pottash, 2008
4.1.2.
Pastos Activos
xxvii
Fig . 3. Ubi cac ión del áre a de est udi o Fu ent e: Kar in Pot tas h, 20 08
Par a realizar la investigación en base a los objetivos planteados se aplicaron los siguientes métodos:
a.- Respiración Total de suelos en las dos áreas, mediante un Analizador de Gas infrarrojo, llamado Environmental Gas Monitor 4, (EGM-4).
b.- El método basal (laboratorio) para determinar la respiración potencial del suelo.
c.- Para la biomasa aérea: el método de estimaciones periódicas de la biomasa
d.- Técnica del cilindro para la biomasa subterránea.
4.2. METODOLOGÍA PARA LA RESPIRACIÓN TOTAL DE SUELOS (RTS) EN EL CAMPO
[image:27.595.91.519.97.419.2]Total del Suelo), en un área de suelo determinada, se desconoce quien fue el creador de este método ( Zibilske, 1994)
Cuadro 1. Diagrama del proceso de flujo para la RTs
DESCRIPCIÓN
Ubicación de los anillos
Toma de datos de Temperatura del aire
Toma de datos de RTs Temperatura del suelo
Toma de datos de la Humedad del suelo
Guardar Información
Apagado EGM4
Elaboración: El Autor
4.2.1 Descripción del diagrama de proceso de flujo
4.2.1.1 Ubicación de los anillos
En la zona de Pastos Abandonados se colocaron 24 anillos de PVC de 10 cm de diámetro y 5 cm de altura etiquetados respectivamente y se distribuyeron al azar de acuerdo a la topografía del terreno con la finalidad de homogenizar la muestra. En la zona Pastos Activos se colocaron 48 anillos del mismo material y a la misma altura.
4.2.1.2. Toma de datos de Temperatura del aire
xxix
medio, la misma que se la realizó al inicio, a intermedio y al final de la toma de datos de la RTs, para luego hacer un promedio de los tres datos.
4.2.1.3. Toma de datos de RTs y Temperatura del suelo
Se encendió el EGM4 y se esperó un lapso de 3 minutos para que el equipo se calibre automáticamente, para luego tomar los datos de RTs de cada uno de los anillos instalados, los mismos que tardan un tiempo de 2,5 minutos por cada anillo. La temperatura del suelo se midió instalando un sensor al EGM4, el mismo que se proyecta en la pantalla del equipo.
4.2.1.4. Toma de datos de la Humedad del suelo
La temperatura del suelo se tomó a la par con la medida de la RTs con la finalidad de que esta variable no afecte la respiración, se tomó con un sensor llamado Moisture meter type HH2 de Delta - T Devices, el cual se lo introdujo alrededor de cada anillo en tres ocasiones, para luego sacar un promedio de temperatura del suelo.
4.2.1.5. Guardar Información
El equipo EGM4 tiene la capacidad de almacenar la información aproximadamente de 1000 datos y luego son editados al PC, con un programa llamado TRANSFER se arrojan los datos a una hoja de Excel facilitando así la manipulación de los datos.
4.2.1.6.
Apagado del EGM4
Al finalizar la toma de datos de la RTs se procedió apagar el EGM4, desconectándolo de su batería con el que funciona, para después ser guardado en el respectivo estuche.
4.3. MÈTODO BASAL
El método se realizó conforme a Isermeyer (1952), modificado conforme a Jaggi, (1976). Su principio se basa en la incubación de muestras en condiciones optimas (24 horas a 25 °C) en vasos herméticamente cerrados, donde el CO2 producido esta siendo absorbido por el NaOH y para calcular la evolución de este CO2 en la muestra se realiza una titulación con HCl..
el laboratorio se preparan 4 reiteraciones o repeticiones con 3 combinaciones más el control. El cuadro 2 presenta los tratamientos.
Cuadro 2 .Combinaciones y cantidad de reiteraciones (Botellas de Schott)
Tratamientos Arena Suelo mineral de Pasto Abandonado Suelo mineral de Pasto Activo
Raíces de helecho 4 4 4
Suelo mineral de Pasto
Abandonado 4
Suelo mineral de Pasto
Activo 4
[image:30.595.193.430.348.604.2]Control sin nada de suelo, solamente los químicos, 4 repeticiones
Cuadro 3. Proceso de flujo para el método Basal en el laboratorio
DESCRIPCIÓN
Recolección de muestras
Tamizado de muestras
Pesado y preparación de muestras
Incubación
Titulación
Cálculos Elaboración: El Autor
4.3.1. Descripción del diagrama de flujo
xxxi
Con un cilindro de acero inoxidable se sacaron 6 muestras de la zona de Pastos Activos
y 3 muestras de la zona Pastos Abandonados, se usaron fundas plásticas debidamente etiquetadas una para cada zona. Además se recolectaron muestras de raíces de helecho una cantidad considerable de 200g para realizar las combinaciones.
4.3.1.2. Tamizado de muestras
Se tamizaron las muestras en un cedazo de 2 y 0.063 mm. para separar las raíces del pasto y las rocas respectivamente, de la zona de los Pastos Activos de las 3 muestras que se tomaron se sacaron 200g de muestra tamizada de cada una para luego
homogenizar la muestra, y de la zona de Pastos Abandonados, de las6 muestras tomadas se sacaron 100 g. de cada una para luego homogenizarla, dando un total de 1200 g de muestra cernida, 600g para cada zona.
Para las raíces de helecho en cambio se utilizó las que tienen un diámetro menor o igual a 2mm, luego se lavo las raíces frescas en agua destilada en corto tiempo y posteriormente se procedió a cortar las raíces en partes de 1cm aproximadamente.
4.3.1.3. Pesado y Preparación de muestras
Se pesó las muestras de suelo fresco 20 g de suelo mineral, dentro del tubo de centrífuga con orificios. Se adicionó 20ml de la solución de hidróxido de sodio (NaOH 0,05M) dentro de las botellas o frascos de 250 ml (es importante usar pipetas volumétricas para medición exacta de las sustancias) se insertaron los tubos de la centrífuga (que contienen las muestras) dentro de las botellas (que contienen NaOH), para asegurase de que los tubos estuviesen bien cerrados se utilizó anillos de plástico (empaques).
4.3.1.4. Incubación
Las botellas Schott fueron llenadas con el NaOH a 20 y 40 ml a 0,05 M y la muestra de
suelo 20g, se etiquetaron las botellas para evitar confusión para luego cerrarlas evitando
captación de CO
2del ambiente. Estas botellas se las dejó incubar en una estufa por un
lapso de 28 días (1, 4, 7,13, 20 y 28) a una temperatura de 25°C. También se prepararon
adicionalmente los blancos para su incubación.
4.3.1.5. Titulación
(coloración rosa) y se tituló el NaOH remanente con el Ácido clorhídrico diluido (HCl 0,05M) hasta el punto final de titulación que es incoloro, para lo cual se utilizó una Bureta de Embolo digital para mayor exactitud de los datos.
4.3.1.5.1. Reacción
La reacción que se produce para la obtención de CO2 es la siguiente: BaCl2
CO2 + NaOH Na2CO3 + H2O + OH- Na+ +BaCO3 + Cl- + OH
Titulación
4.3.1.5.2.
Cálculos
La cantidad de CO2 contenido se determinó conforme a la ecuación 1 de Jaggi (1976)
Mg CO2 g-1 h-1 = ((C-S) x 1.1 x 100) / (SW x % dm)) (Ec. 1)
Donde:
C= Volumen gastado de HCl en el blanco S= Volumen gastado de HCl en la muestra 1.1= factor de conversión
SW= Peso inicial de la muestra (g) de suelo mineral y X g. de raíces 100/ (% dm)= factor de materia seca del suelo
4.3.1.5.3. Determinación del peso seco
Cuadro 4. Proceso de flujo para determinar el peso seco
DESCRIPCIÓN
Pesado (plato + muestra húmeda)
Secado
Cálculos Fuente: El Autor
xxxiii
en g, y finalmente se hace la diferencia entre el peso húmedo (20g) y la cantidad de agua en gramos se obtiene el factor de peso seco.
4.4. EL MÉTODO DE COSECHA
[image:33.595.197.399.283.474.2]En pastizales y matorrales, el método de cosecha ha sido el más común para medir la productividad de las partes aéreas de las plantas, se mide la biomasa acumulada durante la temporada de crecimiento, después de cosecharla, pesarla y secarla. (RMIELP,2005).
Cuadro 5. Proceso de flujo para el método de cosecha
DESCRIPCION
Medición y corte de follaje
Pesado húmedo
Secado
Pesado en seco Elaboración: El Autor
4.4.1. Medición y corte de follaje
Se procedió a delimitar tres cuadrantes en cada zona de Pastos Activos y Pastos Abandonados de 1m2 de área para los 3 meses que duró la cosecha del pasto. Se realizaron 4 cortes. El primer corte se lo realizó a todos en el mismo tiempo, el segundo corte fue después de un mes y el tercer corte se lo realizo al segundo mes, y el cuarto y último corte fue al tercer mes para evaluar la evolución o cantidad de biomasa en distintos periodos de tiempo.
4.4.2. Pesado y Secado de muestras
4.4.3. Peso en seco
Finalmente se peso el pasto seco para obtener la materia seca aérea que es el resultado final.
4.5. MÉTODO DE CORTE Y CILINDRO
[image:34.595.202.400.251.471.2]Las valoraciones se realizaron midiendo la biomasa subterránea mediante la técnica de muestreo de cilindro y barreno (Köpke, 1981).
Cuadro 6. Proceso de flujo para el método de cilindro y cosecha
DESCRIPCIÓN
Corte y Extracción de muestras
Pesado
Lavado
Secado
Pesado Fuente: El Autor
4.5.1. Descripción del diagrama
Las valoraciones para determinar la biomasa subterránea se realizó mediante la técnica del cilindro de 50 cm de longitud y 10 cm. de diámetro a profundidades de 0-5, 5-10, 10-20, 20-30 y 30-40 cm de profundidad para luego pesar, lavar y separar las raíces finas y gruesas de las piedras para su posterior secado en una estufa a 40 °C hasta peso constante. Luego se calculo la biomasa expresada en g/m2.
xxxv
5.1. RESPIRACIÓN TOTAL DEL SUELO EN ZONAS DE PASTOS ACTIVOS Y PASTOS ABANDONADOS
El flujo promedio de CO2 (respiración promedia del suelo) durante el tiempo de muestreado de tres meses fue de 0,398 mg CO2/ m2h ó 9,8 mg CO2/m2dia (
0.035 t CO2 ha-1 año-1) a una temperatura del suelo de 16,25 °C y una humedad del
suelo de 46,70 %. En la zona de Pastos Abandonados. En la zona de Pastos activos la respiración del suelo fue de 0,54 mg CO2/m2h ó 12,96 mg CO2/m2dia (0,047
t CO2 ha-1 año-1 )a una humedad de 64,69% y una temperatura de 19,74 ºC.
RESPIRACION DEL SUELO
0
0,2
0,4
0,6
0,8
0
5
10
15
Semanas
mg
C
O
2/
g
m2
h
Pastos Activos
Pastos
Abandonados
Fig. 4 Variación de la respiración del suelo en los dos tipos de ecosistemas: pastos activos y abandonados
La variabilidad en el flujo de CO2 emitido por parte de los Pastos Activos es mayor que en los Pastos Abandonados, esto puede atribuírsele a que la zona de Pastos Activos, la temperatura del suelo y la humedad del mismo es mayor, repercutiendo directamente en la respiración del suelo.
[image:35.595.127.479.268.474.2]afectan la descomposición y dinámica de la materia orgánica; de esta manera se puede atribuir que en dicha zona existe una mayor cantidad de microorganismos adaptados que responden mejor a la descomposición de la materia orgánica en las condiciones que ofrece la zona, y por ende una mineralización mas rápida que en la zona de Pastos Abandonados.
Otro factor que afecta los contenidos del componente biótico, además de la materia orgánica, es la cobertura del suelo. La cantidad de biomasa radical es importante, ya que suple una cantidad significativa de carbono para la biota del suelo. Además, el hecho de que el suelo este cubierto lo hace menos vulnerable a la desecación y la erosión, (Castro, 1995). El hecho de que en los Pastos Abandonados existe un proceso de sucesión definido como un caso especial de la dinámica de la vegetación (Wijdeven
et al1994) la define como “una alteración progresiva en la estructura y la composición especifica de la vegetación”, proceso ordenado de cambios en la vegetación (estructura y composición de especies). La primera regularidad de la sucesión es el aumento que generalmente aumenta la biomasa total (Margaleft, 1981); a una medida que avanza, una misma biomasa se hace mas económica de mantener porque su metabolismo medio desciende. Igualmente, la relación entre la producción primaria y la biomasa disminuye, aumenta la altura de la vegetación. La fase final tiene lugar cuando la producción primaria bruta equilibra exactamente a la respiración total que se expresa en una disminución de la tasa de renovación (cociente producción / biomasa), el ecosistema se frena así mismo. La sucesión afecta mucho al ciclo de nutrientes. El número de especies aumenta (diversidad) representando una secuencia de los procesos de selección; cada especie muestra una adaptación a las características propias de la etapa de la sucesión y el ambiente en que se desarrolla.
5.2. VARIABLES AMBIENTALES
xxxvii
5.2.1.1. Correlación de las variablesSegún el análisis de correlación (Spearman) a un nivel de significación de 0,05 entre las variables Temperatura del suelo y Flujo de CO2 es de 0,237, Humedad del suelo y Flujo de CO2 es de 0,129 y en cambio entre la Temperatura del suelo y Humedad es de – 0,162 (Anexo 2), existiendo una relación de fortuita o insignificante a una ligera relación entre las variables explicativas y de respuesta, según las interpretaciones de Grajales.
5.2.1.2. Regresión de las variables
Regresión de Resp C02 por Promedio Humedad % (R²=0,017)
-0,4 0,1 0,6 1,1 1,6 2,1
20 30 40 50 60 70
Promedio Humedad %
R
es
p
C
02
Activas Modelo
Int. de conf. (Media 95%) Int. de conf. (Obs. 95%)
Fig.5 Regresión lineal de la humedad y respiración del suelo
Regresión de Resp C02 por °T suelo (R²=0,036)
-0,5 0 0,5 1 1,5 2
13 14 15 16 17 18 19
°T suelo
R
es
p
C
02
Activas Modelo
[image:38.595.151.455.68.319.2]Int. de conf. (Media 95%) Int. de conf. (Obs. 95%)
Fig. 6 Regresión lineal entre la Temperatura del suelo y la Respiración del suelo
El ajuste del modelo mediante la regresión lineal, refleja que tan dispersos están los datos a un intervalo de confianza del 95% con una media de 16,22 y una desviación típica de 0,866 y un r2=0,036. (Ver Anexo 2)
5.2.2. Pastos Activos
5.2.2.1. Correlación de las variables
xxxix
5.2.2.2. Regresión de las variablesFig. 7 Regresión lineal entre la Humedad y la Respiración del suelo.
Utilizando una regresión lineal a un intervalo de confianza del 95% con una media de 64,69% y una desviación típica de 11,654, nos arroja un r2=0,002 (Anexo 3), lo que nos indica que solamente el 0,2% de los datos de la respiración del suelo dependen de la Humedad del suelo, por ello la se observa una dispersión pronunciada referente al modelo ajustado en la grafica.
Utilizando una regresión lineal a un intervalo de confianza del 95% con una media de 19,64 ºC y una desviación típica de 1,264, nos arroja un r2=0,005 (Anexo 3), lo que nos indica que solamente el 0,5% de los datos de la respiración del suelo dependen de la Temperatura del suelo, por ello la se observa una dispersión pronunciada referente al modelo ajustado en la gráfica.
En ambos zonas las variables estudiadas como la temperatura y la Humedad del suelo tienen una relación insignificante con la variable respuesta que es la Respiración del suelo, esto se puede corroborar con los siguientes estudios:
- Según (la Scala N et al 1993) no encontraron una relación significativa entre el
flujo de CO2 y la temperatura del suelo, ya que deducen que la temperatura del suelo por si sola no responde a los cambios ocurridos en el flujo de CO2 , y para tener un mejor entendimiento de los factores que afectan la respiración del suelo realizaron una regresión múltiple con variables metereológicas como la humedad del aire, temperatura del aire, evaporación, radiación solar, y presión atmosférica, expandiendo el modelo hasta un 98% de la variabilidad temporal de la emisión de CO2, durante el periodo de estudio de tres semanas.
- (Adachi M, et al 2006) afirma que la temperatura del suelo no se correlacionó
con la distribución de la tasa de respiración del suelo, debido a que las temperaturas del suelo fueron casi las mismas en los ecosistemas tropicales estudiados bosques primarios y secundarios y plantación de palma. Y con respecto al contenido de humedad del suelo, esta no tuvo una correlación significativa con la biomasa microbiana en los tres sitios de estudio, afectando directamente a la respiración del suelo.
- (Borken W, et al 1993) señalan que tanto la temperatura como el contenido de
humedad del suelo no tuvieron correlación con la respiración del suelo, además siendo estos factores independientes en el análisis de regresión múltiple, le atribuyen esta no correlación debido a que el contenido de agua es a menudo limitado por la destrucción de muestras y por la decreciente descomposición de la materia orgánica.
- (Davidson E, et al 2000), señala que en el estudio de la respiración del suelo
entre los pastos y los bosques no existió una relación entre la temperatura del suelo y la respiración del mismo, concluyendo que puede deberse a la hora del día al momento de la toma de muestras y a la presencia de las nubes.
- (Cueva & Torres Y, 1994), señalan que existió una relación directamente con la
xli
importante sobre las tasas de emisión de CO2. La variación estacional de la respiración total estuvo asociada principalmente a las diferencias de humedad del suelo, debido a que el muestreo fue diseñado de tal modo que cada parcela fuera monitoreada a una hora distinta con respecto a las mediciones en fechas anteriores. Esto con el fin de incorporar la variabilidad ambiental natural de las condiciones ambientales a través del día y por ende la hetereogenidad diurna de los procesos edáficos.
5.3. RESPIRACION BASAL
5.3.1. Respiración del suelo por tratamientos
5.3.1.1. Arena + Raíces Helecho (ARH)
Tiempo (días) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
1 3 7 11 16 23 30
Tiem po (días)
[image:41.595.152.456.337.519.2]A R H (m g C O 2)
Fig. 9 Evolución de CO2 (A + RH)
Según los datos analizados mediante un ANOVA con una prueba de Fisher a un intervalo de confianza del 95% (Anexo.4. Tratamiento 1.), existe una diferencia significativa entre el día (16) con (3, 1, 23, 7, 11 y 30); el día 30 con (3, 1 y 23); el día 11 con (3 y 1); y el día 7 con (3 y 1), como se puede apreciar en la gráfica.
xlii
Tiempo (días)
0.4 0.5 0.6
H
La respiración media de las raíces fue de 0.036 mgCO2/g durante los 30 días de experimento siendo el mayor valor para el día 16 con una media de 0.632 mgCO2/g. d, y el menor el día 3 con una media de 0.097 mgCO2/g.d.
5.3.1.2. Pastos Abandonados (PQ)
Tiempo (días)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
1 3 7 11 16 23 30
Tiem po (días)
PQ
(m
g
CO
[image:42.595.155.451.169.330.2]2)
Fig.10 Evolución de CO2 en PQ
En el tratamiento del Pasto Abandonado las diferencias se dieron entre el 30 con los días (1, 3, 7. 23 y 11); el día 16 con los días (1, 3, 7. 23 y 11), el día 11 con los días (1 y 3); el día 23 con (1 y 3); y el día 7 con los días (1 y 3). (Anexo 4. Tratamiento 2)
Agrupados por categoría y medias, según el análisis de ANOVA, tenemos que los días (30 y 16) Grupo A con medias de (0.563 y 0.500 mgCO2/g.d); los días (11, 23 y 7) Grupo B con medias desde (0.288 a 0.339 mgCO2/g.d); los días (3 y 1) Grupo C con medias desde (desde 0.070 a 0.085 mgCO2/g.d).
La respiración media del Pasto Abandonado, según el experimento fue de 0.312 mgCO2/g durante los 30 días, siendo el día 30 el de respiración mas alta con una media de 0.563 mgCO2/g.d.
xliii
Fig. 11. Evolución de CO2 en (PQ + RH)
En el tratamiento de Pastos Abandonados + Raíces de Helecho que las diferencias (Anexo 4. Tratamiento 3), se dieron entre el día 30 con los días (3, 1, 23, 11 y 7); el día 16 con los días (3, 1 y 23); el día 7 con los días (3 y 1); el día 11 con los días (3 y 1; y el día 23 con los días (3 y 1)
Agrupados por categorías y medias estimadas, tenemos que los días 30 y 16 pertenecen a un Grupo A con una media de (0.474 y 0.562); Los días (16, 7 y 11) Grupo B, con medias de (0.392 a 0.474 mgCO2/g.d); los días (7, 11 y 23) Grupo C, con medias de (0.348 a 0.421 mgCO2/g.d); y los días (1 y 3) con medias de (0.128 y 0.150 mgCO2/g.d)
La Respiración media del Pasto Abandonado más raíces de Helecho es de 0.354 mgCO2/g durante los 30 días y el valor máximo se dio en el día 30 con una media de 0.562 mgCO2/g.d
5.3.1.4. Pastos Activos (P)
Tiempo (días)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
1 3 7 11 16 23
Tiem po (días)
[image:43.595.192.410.543.706.2]P
Fig.12. Evolución de CO2 en (P)
Agrupados por categorías y medias estimadas, los días (23 y 16) pertenecen al Grupo A, con medias de (0.884 y 0.915 mgCO2/gd); los días (16,11 y 7) Grupo B con medias que van de (0.709 hasta 0.884 mgCO2/gd); y los días (3 y 1) Grupo C, con medias de (0.263 y 0.224 mgCO2/gd).
La Respiración media del suelo de los Pastos Activos es de 0.596 mgCO2/g.durante los 30 días, y el valor más alto se dio en el último día con una media de 0.915 mgCO2/gd
5.3.1.5. Pastos Activos + Raíces helecho (P + RH)
Tiempo (días)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
1 3 7 11 16 23
Tie m po (días )
P+
[image:44.595.174.433.242.400.2]RH
Fig. 13. Evolución de CO2 en (P + RH)
Con el análisis de ANOVA y la prueba de Fisher a un nivel de significancia del 95%, (Anexo 4. Tratamiento 5), existen diferencias entre el día 16 con los días (1 y 3); el día 23 con los días (1 y 3); el día 7 con los días (1 y 3) y el día 11 con los días (1 y 3).
Agrupados por categorías y medias estimadas, los días (16, 23, 7 y 11) Pertenecen al Grupo A, con medias desde (0.853 a 1.001 mgCO2/gd); los días (3 y 1) Grupo B, con medias de (0.327 y 0.342 mgCO2/gd).
La Respiración media de los Pastos Activos mas Raíces es de 0.708 mgCO2/g durante los 30 días, y el valor mas alto de la respiración se dio en el día 16 con una media de 1.001 mgCO2/gd.
xlv
Fig. 14. Respiración del suelo entre Pastos Activos y Pastos Abandonados
Al igual que la medición en el campo, la Respiración del suelo en condiciones controladas de laboratorio a una temperatura constante de 25°C, la zona de Pastos Activos duplica prácticamente su respiración en comparación con los Pastos Abandonados, atribuyéndosele a las condiciones del medio en el cual se desarrollan los microorganismos para una mejor mineralización que en la otra zona.
Sin embargo, la respiración de la raíz por lo general representa aproximadamente la mitad del total de la respiración del suelo, sino que varía del 10 al 90% del total (Luo & Xuhui. 2006), como ocurre en las zonas de Pastos Activos y Pastos Abandonados que representa el 43,22 y el 86,44% de la Respiración total (0,354 y 0,708 mgCO2/gd). Ramírez A & Moreno F, 2008 obtuvieron el 53,1 y el 51,9% de respiración de raíces para los Bosques primarios y secundarios en Colombia. Similarmente, Li, Xu y Zou, 2006, encontraron que la respiración de las raíces contribuyó en un 69% a la Respiración del suelo en un Bosque de Puerto Rico.
5.4. BIOMASA AEREA Y RADICAL
5.4.1. Relación Biomasa aérea Pastos Abandonados y Pastos Activos
BIOMASA AEREA 0 20 40 60 80 100 120 140
0 1 2 3 4
[image:46.595.174.427.321.530.2]Meses ma teria s ec a a erea (g) Pastos Activos Pastos Abandon ados
Fig. 15 .Relación Biomasa aérea Pastos Abandonados y Pastos Activos
En la zona de Pastos Abandonados la cantidad de biomasa aérea, expresada en materia seca aérea (MSA) para el primer mes es de 73,80g/m2= 738 Kg/ha, para el segundo mes la biomasa fue de 102,16 g/m2= 1021,6 Kg/ha, y para el tercer mes después del corte inicial, la biomasa fue de 98,18 g/m2 = 981,8 Kg/ha. (Anexo 5)
xlvii
La biomasa aérea para los Pastos abandonados fue mayor para el segundo mes después del corte inicial y luego decrece, además la productividad de biomasa entre el tercer y segundo mes no es muy marcada en relación al primer mes de productividad, en contraste con la zona de Pastos Activos que la biomasa crece de igual forma para el segundo como el tercer mes de productividad en relación al primero.
5.4.2. Relación Biomasa radical Pastos Abandonados y Pastos Activos
BIOMASA SUBTERRANEA
0
5
10
15
20
25
30
0
1
2
3
4
5
6
[image:47.595.153.450.228.428.2]Profundidad (cm)
B
io
m
as
a
(g
)
Pastos Activos Pastos AbandonadFig. 16. Relación Biomasa radical Pastos Abandonados y Pastos Activos
La cantidad total promedio de biomasa para la zona de Pastos Abandonados es de 39,7251g/0,25m2 = 158.900 g/m2, de los cuales para la profundidad de (0-5 cm) la biomasa promedio fue de 17,1391g/0,25m2 = 68,5564 g/m2 (43,14%); para la profundidad de (5-10 cm) la biomasa promedio fue de 10,923 g/0,25m2 = 43,692 g/m2 (27,497%); de (10-20 cm) la biomasa promedio es de 6,4218 g/0,25m2 = 26,6872 g/m2 (16,166%); la profundidad de (20-30cm) fue de 3,5822 g/0,25m2= 14,3288 g/m2 (9,017%) y para la profundidad de (30-40 cm) la biomasa promedio fue de 1,6587 g/0,25m2= 6,634 g/m2 (4,175%). (Anexo 5)
8,732 g/m2 (5,1429%); y la profundidad de (30-40 cm) la biomasa promedio es de 1,0438g/0,25m2 = 4,1752 g/m2 (2,458%). (Anexo 5)
Las respuestas de la planta sometida a diferentes alturas de corte o intensidades de defoliación, son expresadas como rendimiento o producción. Aún así, este rendimiento no es más que el efecto de este factor de manejo sobre el crecimiento del vegetal, determinado por la distribución de sus fotoasimilados a los componentes aéreos (vástago) y radicales (Yrausquin X, et al 1995)
La productividad del suelo es la capacidad que tiene para acumular energía en forma de vegetación (Stocking L. 1985). Dentro de la productividad de un cultivo la magnitud de las interacciones entre plantas como entre individuos dentro de cada una de estas categorías esta en función para su crecimiento, tanto así que los requerimientos específicos, las características morfológicas de los componentes, la densidad de plantas, el arreglo espacial y el manejo utilizado juega un papel importante en la distribución y desarrollo de la biomasa. (Simon L, et al 1995), una de las razones para que exista menos cantidad de biomasa en la zona de Pastos Abandonados que Pastos Activos puede ser la competencia por la disponibilidad de nutrientes en el espacio y tiempo; además estos factores definen la tasa a la cual una porción de tierra puede acumular biomasa en un cultivo específico (Bruce R et al ,1995), tanto es así que las altas tasas de producción de raíces de los pastos pueden explicar su alta capacidad de acumulación de carbono (Cerri et al., 1991; Brown et al., 1992).
La biomasa radical es un parámetro que expresa la cantidad de biomasa (gramos de materia seca), en una unidad de área determinada en la profundidad de muestreo (g/m2) por lo que se puede tomar como parámetro para estimar la fijación de carbono en el ecosistema (Morales, A. 1997),
Jackson et al (1997) y Raich (1983), describen el comportamiento de la biomasa radical conforme se disminuye la profundidad y demuestran un comportamiento exponencial conforme se avanza verticalmente, dando una idea sobre los coeficientes de extinción de raíces Esta tendencia puede ser explicada por los cambios en la compactación del suelo, el contenido de arcilla y la porosidad que afectan directamente la capacidad de absorción de humedad a lo largo del perfil del suelo. (Fujita, N et al 1999). En los pastizales permanentes, el mayor volumen y biomasa de las raíces de los pastos se encuentra en los primeros 20 cm del perfil del suelo (Rappaport 1988 ), como ocurrió tanto en la zona de Pastos Activos como en la zona de Pastos Abandonados
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6.1. Conclusiones El flujo de CO2 emitido por la zona de Pastos Activos es mayor al flujo de CO2
emitido por la zona de Pastos Abandonados con un total de 0,011 t CO2 ha-1año-1
La Temperatura y la Humedad del suelo fueron mayores en la zona de Pastos Activos que la zona de Pastos Abandonados. ( 19,74ºC y 64,69% frente a 16,25ºC y 46,70 % respectivamente)
Las variables Temperatura y Humedad del suelo por si solas no inciden en el flujo de CO2 emitido por ambas zonas, durante el tiempo de medición.
La emisión de CO2 en ambas zonas con respecto a las emisiones provenientes de las acciones antropogénicas es insignificante (menos del 1%), lo que significa una contribución mínima al aporte de este gas al calentamiento global.
El Índice de interpretación de Woods para clases de respiración del suelo para ambas zonas; señala que la actividad del suelo seria muy baja porque el estado del suelo ha perdido mucha materia orgánica disponible y por lo tanto presenta poca actividad biológica.
La cantidad de CO2 emitido durante la respiración basal es mayor en la zona de
Pastos Activos que Abandonados por las condiciones estables de temperatura y calidad del sustrato.
Las raíces de helecho influyen directamente sobre la actividad de los microorganismos en la zona de Pastos Abandonados, afectando la respiración total del suelo.
El porcentaje de respiración de las raíces en ambas zonas representa la mitad de la respiración total del suelo.
La mayor producción de Biomasa aérea se dio en el tercer mes para la zona de
La mayor cantidad de biomasa subterránea o radical para ambas zonas se dio en los primeros 20 centímetros de profundidad
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Tomar más variables de muestreo como pH, luminosidad, propiedades físicas y químicas del suelo, biomasa microbiana, etc para ampliar el modelo de ajuste de la respiración del suelo.
Muestrear a una hora distinta con respecto a las mediciones de fechas anteriores. Esto con el fin de incorporar la variabilidad ambiental natural de las condiciones ambientales a través del día y por ende la hetereogenidad diurna de los procesos edáficos.
Prolongar el tiempo de muestreo para conocer la respiración total del suelo mediante la variación estacional presentada en condiciones ambientales distintas durante un año.
Realizar estudios de Respiración del suelo en diferentes cultivos de pastos para conocer el mayor o menor aporte de CO2 emitido por cada uno de ellos.
Proteger los equipos en condiciones de lluvia al momento de tomar la respiración del suelo ya que éstos son muy sensibles.
Realizar estudios en la respiración basal utilizando diferentes temperaturas para conocer aporte de la actividad microbiana optima.
Tener cuidado con la cantidad de concentración de las soluciones y al momento de las titulaciones con la finalidad de no alterar los datos al realizar los cálculos.
Ampliar el tiempo de experimentación de los tratamientos para conocer la calidad del sustrato en el cual se esta cultivando, mediante la descomposición del mismo a través del tiempo.
Realizar mas replicas para la biomasa aérea por la hetereogenidad del sistema de cultivo, con la finalidad de conocer un aporte de producción cercano a la realidad.
VII. GLOSARIO DE TÉRMINOS
liii
NH3 = Ácido nítricoNa OH = Hidróxido de sodio Na 2CO3 = Carbonato de sodio
BaCl2 = Cloruro de bario
Ba CO3 = Carbonato de bario
VIII. BIBLIOGRAFÍA
